教育城域网络电视台建设方案书

教育城域网络电视台建设方案书北京捷佳视讯科技有限公司2009年1月8日前言随着国家对教育行业的持续投入，全国的大中小学校及职业学校在网络建设方面都有了长足的发展；纷纷建起了校园网并购买了大量的计算机软硬件设备，使学校的信息化水平和应用上了一个很大的台阶。这其中还有很多学校都建立了自己的网站，用于学校的宣传和应用。同时随着素质教育的推进，对现代教育技术提出了更高的应用要求。开放性、交互式的多媒体视频教学逐步被应用到教学实践中去；基于教育城域网和教育局门户网站开展的远程教育和教学培训活动也越来越成为教委进行日常教、科、研活动的重要工作之一。“教育城域网络电视台”的建立，实现了基于视频方面的全应用体系；不但可以实现视频的点播、直播、广播和视频会议；还可以让教育局、教育行政管理、教学科研等单位和所属区域之内的学校之间建立起互动的实时交流的网络视频应用平台，实现教育城域网范围内的视频资源、同步教学资源的共建、共享和共用。改善区域内教育教学资源和师资发展的不平衡状态。一：“教育网络电视台”实用功能建立区域内名校优秀、骨干教师视频课程资源库，完成区域内名校优质课程资源的录制，以及国家级精品课程和省级精品课程视频资源体系的建立。实现基于教育城域内的联网用户的视频点播、直播和广播视频会议。建立全区域内的互动直播和转播平台，实现基于教育城域网的直播和转播教学活动；除可以把教育行政主管部门、教育教学科研部门的教学和培训活动进行直播外，还可实现不同学校之间的教学活动的直播和转播。同时教育主管部门还可组织专家进行教学评估、评比，让各学校之间的教学活动达到充分的交流和沟通；系统在进行直播活动时自动对直播视频流进行录制并保存到中心服务器上，对于没有参加直播的用户，在直播完后可进行点播或把视频录像下载到本地进行观看或刻成光盘。从而实现视频资源和师资的最大化共享。为接入教育城域网内的每所学校提供并安装一套基于校园网的教育网络电视台。各学校完全可建立属与自己的互不干扰的视频全应用平台，实现视频的点播、直播、广播和视频会议；同时各学校在建立本校内的视频课程资源体系时也为“教育城域网络电视台”中心服务器上传了一份视频资源。“教育城域网络电视台”可自动收集并发布区域内的各学校的全部视频课程。真正做到视频课程资源的最大化共建和共享。为注册的每一名老师和学生开辟一个自主的可进行个性化定制的博客空间，在此空间内用户除可进行视频方面的应用外，还可实现博客的发布和回复，实现在共享条件下的最大化的自主应用。使系统真正融入师生的日常教科研活动中。完善的收费机制和广告投放管理机制，除可满足公益性的教育教学外，还可适当地面向全社会进行有偿的商业运营活动。实现取之于社会用之于社会，达到以网养网、支援网络建设的良性的正反馈循环。二：“教育城域网络电视台”需求分析对于已建立教育城域网的教育局来说，如何充分利用和使用网络是衡量教育城域网建设价值的重要标准；教育城域网站的建立是教育城域网应用的一项重要工作。但大多数教育城域网站的建立更多是用于满足教育局的宣传和基于文本、图片、flash方面的使用；没有很好地把视频方面的全应用结合起来。如何进行基于视频方面的全应用，充分实现视频的点播、直播、广播和视频会议是未来教育城域网应用发展的重要方向和重点建设目标之一。由于传统的视频技术在构建视频应用方面有较大的局限性。使大多数的师生在很长一段时间内没有享受到视频教学带来的便利和好处；而“教育网络电视台”的建设和应用将是解决这一问题的最佳选择。“教育城域网络电视台”架构于目前最新、最先进的视频分享技术（flashvideo）平台之上，它的设计和架构不但以城域网的中心建设为目标，而且也充分地把接入教育城域网的各学校分中心的建设也一并考虑进来。实现了最大化的视频资源共建和共享，它的建设和使用将会极大地提升教育城域网的应用价值。三：“教育城域网络电视台”建设应用石家庄教育城域网（接入约1800所中小学校）是国内较早建立教育城域网的省市之一。教育城域网络的应用也很早地开展了。为实现全网内的学校和师生进行视频的点播、直播、广播、视频会议的全应用；我们来分析总结一下教育城域网络电视台是如何建设和实施的。对于：教育局的介绍性视频：领导讲话、教育新闻、政策法规等区域内各学校活动视频：运动会、文艺汇演、参观活动、中高考咨询、班会、家长会、社会活动等教育教学视频：专家培训视频、名师示范课、课堂实录、交流课、新教师试讲课、课内外教学辅导、教师培训等教育教学辅助参考视频：大量的与教育教学相关的视频资料课、用于备课或教学的录像带或光盘视频资料等网上互动直播教科研活动：老师、学生、家长、专家可在网上实时进行多路双向音视频对话，和文字对话。可实现远程教学、培训、专家讲座、教师继续教育等基于互联网的远程实时交流活动。以上这些视频资料和多种基于互联网的远程交互活动。对于已建成的教育城域网来说是一项重要的功能和应用，而且每年都会不断的增加。如何把这些视频资料很好地管理和使用起来；并积极地利用现代化的信息产品和手段应用到日常的教学和管理中，是教育局网络信息部门主管需要考虑的重要事项。四：“教育城域网络电视台”拓朴图五：“教育城域网络电视台”实施方案（一）技术实施：1、在教育局网络中心安装一套基于linux操作系统的“教育城域网络电视台”。2、各学校安装一套基于windows操作系统的“校园网络电视台”。（二）业务实施1、在具有教育城域网的地区，并且教育城域网的软硬件环境和应用水平较为先进的地方进行推广。2、教育城域网络中心（即教育局）所安装的“教育城域网络电视台”系统采取免费的方式。但安装到区域内各学校的“校园网络电视台”不免费。每套（即每所学校）收取5000元的技术支持和培训使用费。3、教育城域网络中心（即教育局）所安装的“教育城域网络电视台”系统采取收费的方式。但安装到区域内各学校的“校园网络电视台”采取免费方式。一次性收取教育局25万元的系统购买费用。此费用包含100套“校园网络电视台”（即100个学校）技术支持和培训费用。如每增加一所学校就收取5000元技术支持和培训费用。4、同已经建立起“教育城域网络电视台”的教育局共同合作运营，面向社会进行有偿的付费视频课程和远程教育培训服务。5、同已经建立起“教育城域网络电视台”的教育局进行广告的增值服务，找寻一些适合教育方面的产品在“教育城域网络电视台”和区域内的“校园网络电视台”上进行投放，从而产生广告的增值收益。6、对于区域内校园网络设施好的学校，如想把服务器架构在本校的校园网内，可购买带服务器的“校园网络电视台”（基于linux操作系统）。附：教育城域网络电视台建设技术分析1直播方案对于电视节目的直播需配备一些相应的硬件。射频解调器传统的电视解调器功能单一、集成度不高，解调出一个电视频道就需要一台专业设备，在进行网络电视直播的过程中会带来不少麻烦，我们需一个多路射频解调器，利用它可以把1路RF射频输入，解调出多个不同电视频道的AV信号出来，以便作为网络电视直播的信号源。如图1、2所所示图1射频解调器信号输入端图2射频解调器调节端多路压缩卡传统的视频采集卡一般为单路的且只进行视频的采集，没有进行压缩处理，如果要同时直播多个电视频道就需要多块采集卡，这对采集客户端的压力是很大的，我们需要使用多路压缩卡对解调后的多个电视频道的AV信号进行采集压缩，以减轻对采集客户端的压力。在射频解调器和压缩卡之间的延长线用同轴线连接(俗称Q9头)。如图3所示图3多路采集卡当上述硬件设备安装好后；根据设定的帐号即可进行多路电视节目直播。用户在观看时只需浏览不同的电视直播频道就可观看到丰富的电视节目。对于现场教学或课堂实录以及其它的互动直播活动无需配备更多的硬件设备，只需把要进行互动直播的视频通过视频采集设备采集到直播客户端即可。用户在观看时只需浏览相应的直播节目就行。而且在观看的同时还可以与主持人或其它参与人进行视音频和文字的交流互动。2点播方案为实现视频节目的存储、管理和点播我们按以下步骤来分析实施：2.1视频节目与存储空间及网络带宽的关系不同码流视频格式节目存储空间比较（MB）视频格式视频效果节目存储长度60分钟100分钟120分钟较好（1.5Mbps）VCD效果675MB1125MB1350MB好（3Mbps）DVD效果1350MB2250MB2700MB较差350Kbps摄像头160MB260MB320MB一般512Kbps公网225MB375MB450MB备注：存储空间的计算公式：硬盘空间（MB）=压缩码率（Mbps）*时间（s）/82.2服务器硬盘选型硬盘类型分为SCSI硬盘和IDE硬盘。对于视频服务器的硬盘，我们推荐采用SCSI硬盘。具体分析如下：SCSI硬盘和IDE硬盘性能比较：硬盘类型性能SCSI硬盘IDE硬盘稳定性强弱安全性强弱寿命长较短数据吞吐量(I/O)160MB最大50MB硬盘价格比IDE硬盘贵3-4倍较便宜从上面的性能比较表，可明显看出SCSI硬盘性能比IDE硬盘高，价格比IDE硬盘贵。但保存在服务器上的视频节目是很重要的，对硬盘安全性要求很高，只有SCSI硬盘才能满足要求；当用户在点播节目时，视频流从硬盘输出稳定性要求很高，若硬盘输出不稳定，用户所看到的视频节目会出现停顿和延时，严重地影响了用户收看效果对于视频点播系统，视频点播的并发数是评价系统的重要性能参数指标，只有高数据吞吐量的SCSI硬盘才能满足需求。采用SCSI硬盘的视频服务器会大大提高视频服务器的性能。采用SCSI硬盘比IDE硬盘具有更高的性能，但还存在着一个问题：若硬盘损坏，容易产生数据掉失。为了解决这个问题，系统推荐采用Raid技术，实现Raid5功能。当某一块硬盘损坏，插入新的硬盘，数据就会自动修复。采用Raid5功能，硬盘阵列的数据吞吐能力也可得到相应的提高。2.3操作系统性能比较Unix、Linux、Windows2000/2003各操作系统的比较如下：操作系统性能比较：操作系统性能LinuxUnixWindow2000Windows2003稳定性强最强一般强安全性强最强一般强病毒免疫力强最强一般强操作性一般难容易容易扩展性容易难容易容易标准性标准不标准标准标准支持进程数能力强强一般强服务器硬件通用专用的通用通用服务器硬件价格便宜昂贵中等中等U-IPTV系统采用Linux服务器；能很好地满足视频点播、直播需求，而且可基本做到点播服务器的免维护。2.4视频服务器I/O计算硬盘I/O分析：从上面硬盘选型中，SCSI硬盘吞吐量比IDE硬盘大的多。一般单块Utral3SCSI硬盘实际的I/O带宽为20M-30MB，采用Raid5技术后，则硬盘总吞吐量有一定的提高，实际测试，硬盘总I/O带宽可达到50-60MB即400Mbps-480Mbps.网卡I/O分析：100Mbps网卡的网络利用率为60-80％，即实际网络带宽为60Mbps-80Mbps；1000Mbps网卡的网络利用率为50-60％，即实际网络带宽为500Mbps-600Mbps.视频服务器可根据客户实际情况，配置1块或多块100Mbps网卡，也可配置1000Mbps网卡。CPU分析：视频点播过程中对于CPU资源的占用不多，主要是由于与网络设备和磁盘阵列等外设通讯会占用CPU资源，所以网络设备和存储设备利用效率的高低将直接影响对CPU资源的占用。在我们配置的系统中采用高性能的磁盘阵列有独立的CPU、内存系统，不占用主服务器CPU资源。内存分析：系统采用了独特的内存缓冲优化技术，每个高于750K的流媒体点播服务会占用1M左右的内存，每个350K的较低速率的流媒体点播服务仅占用512K左右的内存。我们设计的视频服务器内存配置为2GB，为实现更好的效果可适当的增加内存数量。需求分析：按通常情况分析如能支持1000路并发数，即可满足6000人的点播。如每个节目码流设置为512Kbps，即共需网络总流量为1000*512Kbpss=500Mbps。而一台配置1000M网卡的视频服务器，其1000M网卡能支持的带宽为500-600Mbps，足够提供100Mb